现代电气传动 原书第2版PDF电子书下载

第1章 电气传动中的能量转换 1

1.1 电气传动的定义 1

1.2 电气传动的应用范围 2

1.3 节能回本迅速 3

1.4 电力电子变换器传动的总体节能 4

1.5 电动机与机械负载的匹配 6

1.5.1 典型的负载转矩—速度曲线 6

1.6 运动—时间曲线形状的匹配 6

1.7 负载的动态特性与稳定性能 9

1.8 多象限运行 13

1.9 性能指标 14

1.10 小结 20

1.11 习题 21

1.12 参考文献 21

第2章 电气传动用电动机 23

2.1 电气传动——典型配置 23

2.2 电气传动用电动机 24

2.3 直流有刷电动机 25

2.4 传统的交流电动机 25

2.5 依赖电力电子变换器的电动机 27

2.6 电动机／发电机中的能量转换 29

2.7 小结 32

2.8 参考文献 32

第3章 电气传动用电力电子变换器 34

3.1 电力电子开关及电力电子变换器分类 34

3.1.1 电力电子开关 34

3.1.2 电力电子变换器的分类 36

3.2 输出恒定直流电压Vd的工频二极管整流器 37

3.3 二极管整流器的电网侧电流谐波 39

3.4 Id＝常数、Ls≠0时的电流换相 41

3.5 三相二极管整流器 42

3.6 相控整流器（AC-DC变换器） 44

3.7 DC-DC变换器（斩波器） 46

3.8 DC-AC变换器（逆变器） 47

3.9 直接AC-AC变换器 50

3.9.1 低成本的PWM变换器 52

3.10 小结 53

3.11 习题 53

3.12 参考文献 54

第4章 电气传动用直流有刷电动机 55

4.1 基本结构 55

4.2 动生电动势 57

4.3 特性方程：dq模型 57

4.4 稳态电动机特性 58

4.5 直流有刷电动机的损耗 59

4.6 调速 61

4.7 磁通恒定时的动态分析 63

4.8 永磁直流有刷电动机的动态分析 65

4.9 变磁通时的动态分析 67

4.10 速度—励磁电压的传递函数 68

4.11 直流有刷串励电动机 69

4.12 交流有刷串励电动机 70

4.13 小结 75

4.14 习题 75

4.15 参考文献 76

第5章 可控整流直流有刷电动机传动 77

5.1 引言 77

5.2 性能指标 79

5.3 单PES开关的可控整流器 80

5.4 单相半控变换器 82

5.5 单相全控变换器 84

5.6 三相半控整流器 87

5.7 三相全控整流器——电动机侧 88

5.8 三相全控整流器——电源侧 90

5.9 双重整流器——四象限运行 92

5.10 交流有刷串励（通用）电动机的控制 94

5.11 小结 96

5.12 习题 97

5.13 参考文献 98

第6章 斩波控制的直流有刷电动机传动 99

6.1 引言 99

6.2 第1象限（降压）斩波器 102

6.3 第2象限（升压）斩波器：用于发电制动 104

6.4 两象限斩波器 105

6.5 四象限斩波器 107

6.6 输入滤波器 110

6.7 基于MATLAB/Simulink的数字仿真 112

6.8 小结 114

6.9 习题 115

6.10 参考文献 116

第7章 电气传动中的闭环运动控制 117

7.1 引言 117

7.2 串联运动控制 117

7.2.1 转矩环 118

7.2.2 速度环 119

7.2.3 数字位置控制 120

7.2.4 定位精度 122

7.3 状态空间运动控制 123

7.4 转矩扰动观测器 125

7.5 路径跟踪 127

7.6 力的控制 127

7.7 滑模运动控制 129

7.8 基于模糊系统的运动控制 134

7.9 基于神经网络的运动控制 138

7.10 神经—模糊网络 140

7.10.1 神经网络的应用 140

7.11 小结 141

7.12 习题 142

7.13 参考文献 142

第8章 电气传动用感应电动机 144

8.1 定子及其旋转磁场 144

8.2 笼型转子和绕线转子的等效 146

8.3 槽型取决于应用和功率等级 146

8.4 电感矩阵 147

8.5 转子到定子的归算 148

8.6 高达8阶的相坐标系数学模型 149

8.7 空间相量模型 150

8.8 电气瞬态的空间相量图表示 154

8.9 以磁链为变量的电气暂态模型 155

8.10 电气暂态模型的复特征值 156

8.11 恒转子磁链时的电气瞬变模型 157

8.12 同步坐标系中的稳态量为直流量 157

8.13 理想空载转速可以低于或超过传统的同步转速ω1 159

8.14 电动、发电、交流电磁制动 162

8.15 直流制动：零速时制动转矩为零 164

8.16 速度控制方法 165

8.17 V1/f1控制的转矩—转速曲线 166

8.18 只有恒转子磁链控制时，转矩—转速曲线才是线性的 167

8.19 定子磁链恒定时，转矩—转速曲线有两个临界点 168

8.20 裂相感应电动机 169

8.21 小结 173

8.22 习题 174

8.23 参考文献 175

第9章 PWM逆变器供电的感应电动机传动 176

9.1 引言 176

9.2 矢量控制——一般化的磁链定向 177

9.3 一般化的电流解耦 178

9.4 转子磁链定向电流解耦中参数失调的影响 180

9.5 直接与间接矢量控制的电流解耦的对比 182

9.6 交流、直流控制器 182

9.7 电压解耦 183

9.8 电压和电流对转矩和速度控制范围的限制 186

9.9 采用PWM技术来实现电压和电流波形 191

9.9.1 开关状态电压矢量 191

9.9.2 开环空间矢量PWM 192

9.9.3 闭环PWM 195

9.10 间接矢量交流电流控制——实例分析 197

9.11 有运动传感器的直接矢量控制中的磁链观测器 201

9.11.1 开环磁链观测器 201

9.11.2 闭环磁链观测器 202

9.12 有速度传感器的间接矢量同步电流控制——实例分析 202

9.13 无运动传感器传动中的磁链和速度观测器 207

9.13.1 性能指标 207

9.13.2 速度观测器的分类 207

9.13.3 速度估算器 207

9.13.4 模型参考自适应系统 208

9.13.5 Luenberger磁通和速度观测器 209

9.13.6 转子齿磁导纹波速度估算器 210

9.14 直接转矩与磁链控制 211

9.14.1 DTFC的原理 213

9.15 无速度传感器的DTFC传动——实例分析 214

9.15.1 基于空间矢量调制的DTFC 219

9.16 反馈线性化控制 225

9.17 标量（V1/f1）控制 226

9.18 自运行 230

9.19 小结 233

9.20 习题 235

9.21 参考文献 235

第10章 电气传动用同步电动机 238

10.1 引言 238

10.2 同步电动机的结构 238

10.3 脉动转矩 241

10.4 相坐标系模型 241

10.5 空间相量（d-q轴）模型 243

10.6 稳态运行分析 247

10.7 要变速，必变频 248

10.8 齿槽转矩和绕齿永磁同步电动机 256

10.9 单相永磁同步电动机 261

10.10 单相永磁同步电动机的稳态性能分析 262

10.11 小结 265

10.12 习题 266

10.13 参考文献 267

第11章 永磁同步与磁阻同步电动机传动 268

11.1 引言 268

11.2 PMSM传动的分类 268

11.3 矩形波电流控制（BLDC传动） 271

11.3.1 理想BLDC的波形 271

11.3.2 矩形波电流控制系统 273

11.3.3 滞环电流控制器 274

11.3.4 实际性能 277

11.3.5 扩展转矩—速度范围 278

11.4 矢量（正弦波）控制 282

11.4.1 id-iq的优化关系 283

11.4.2 间接矢量电流控制 285

11.4.3 间接电压和电流矢量控制 285

11.4.4 快速响应的PMSM传动：永磁体面贴转子PMSM的预测控制 287

11.5 PMSM的直接转矩和磁通控制 292

11.5.1 定子磁通和转矩观测器 294

11.6 PMSM的无传感器控制 295

11.6.1 转子初始位置的检测 296

11.7 磁阻同步电动机传动 297

11.7.1 RSM的矢量控制原理 298

11.7.2 RSM的间接矢量电流控制 300

11.7.3 RSM的直接转矩和磁通控制 303

11.7.4 RSM的无传感器控制 304

11.7.5 RSM的DTFC-SVM无传感器控制——基本实现方法 305

11.8 高频（高速）PMSM传动 313

11.9 单相PMSM的控制 317

11.10 小结 322

11.11 习题 324

11.12 参考文献 324

第12章 开关磁阻电动机传动 326

12.1 引言 326

12.2 SRM的结构和原理 326

12.3 平均转矩和能量转换率 329

12.4 kW／峰值kVA比值 330

12.5 绕组换相 331

12.6 SRM建模 332

12.7 磁通—电流—位置曲线的拟合 333

12.8 SRM传动 334

12.9 有位置传感器的通用SRM传动 335

12.10 高性能（伺服）SRM传动 340

12.11 无传感器的SRM传动 341

12.12 基于电压—电流模型的位置和速度观测器 342

12.13 单相SRM的控制 344

12.14 小结 346

12.15 习题 347

12.16 参考文献 348

第13章 基于PWM变频器的电气传动的实际问题 350

13.1 引言 350

13.2 PWM变频器传动的基本形式 350

13.3 线电流谐波 351

13.4 电动机长电缆的影响：电压反射和衰减 356

13.5 超高频下的电动机模型 360

13.6 共模电压：电动机模型及后果 361

13.7 共模定子（漏）电流的降低 363

13.8 环路型轴承电流 364

13.9 轴承电流的降低 365

13.10 电磁干扰 366

13.11 可听噪声 367

13.12 PWM变频传动中的损耗 367

13.13 小结 368

13.14 习题 369

13.15 参考文献 370

第14章 大功率电气传动 372

14.1 功率和速度的极限不断提高 372

14.2 电压源变频器同步电动机传动 373

14.3 电压源变频器同步电动机传动的矢量控制 376

14.4 直接转矩和磁通控制 379

14.4.1 无传感器控制 380

14.5 大功率电动机传动：还是每天短时工作的好 381

14.6 整流桥—电流源逆变器同步电动机传动：基本配置 382

14.7 负载换相的整流器—CSI—同步电动机传动：稳态分析 383

14.7.1 换相和稳态方程 384

14.7.2 理想空载速度 386

14.7.3 可选的速度控制方案 387

14.7.4 稳态速度—转矩曲线 388

14.7.5 起动时的电网换相 389

14.7.6 驱动的控制回路 389

14.7.7 整流器—CSI—同步电动机传动的直接转矩和磁通控制 391

14.8 次同步和超同步感应电动机串级传动 392

14.8.1 以较低的PEC容量获得有限的调速范围 392

14.8.2 次同步和超同步运行模式 393

14.8.3 次同步和超同步感应电动机串级控制 395

14.9 小结 398

14.10 习题 399

14.11 参考文献 399

第15章 发电机的控制 401

15.1 引言 401

15.2 电力系统中同步发电机的控制 402

15.2.1 同步发电机的励磁机 404

15.2.2 交流无刷励磁机 404

15.2.3 静止励磁机 406

15.2.4 数字PID AVR系统 407

15.3 有限调速范围的绕线转子感应发电机的控制 409

15.3.1 WRIG的空间相量模型 411

15.3.2 矢量控制的原理 412

15.3.3 电动机侧变换器的矢量控制 414

15.3.4 转子位置的估算 415

15.3.5 电源侧变换器的矢量控制 416

15.3.6 WRIG的控制——实例分析 417

15.4 变速电励磁自治同步发电机的控制 421

15.4.1 汽车交流发电机的控制 421

15.4.2 交流输出的自治交流变速发电机的控制 425

15.5 笼型转子感应发电机的控制 425

15.6 变速永磁同步发电机的控制 427

15.6.1 PMSG的控制方案 430

15.7 开关磁阻发电机的控制 431

15.8 小结 434

15.9 参考文献 435